طراحی و شبیه‌سازی نیروگاه خورشیدي متصل به شبکه مجموعه آموزشی دانشگاه آزاد فسا به منظور کاهش کربن تولیدی
الموضوعات :مهدی متوسل 1 , سامان تشکر 2 , آرمان خوشنواز 3
1 - استادیار، گروه مهندسی برق،واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
2 - استادیار گروه مهندسی انرژی تجدید پذیر،دانشگاه آزاد اسلامی ، واحد شیراز ، ایران
3 - کارشناسی ارشد مهندسی انرژی های تجدیدپذیر، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
الکلمات المفتاحية: شهرستان فسا, نیروگاه فتوولتائیک, پی‌وی‌سیست, رت‌اسکرین,
ملخص المقالة :
مقدمه: در سال‌های اخیر، مصرف انرژی در بسیاری از کشورها به دلایل گوناگون افزایش یافته است. امروزه، تأمین بخشی از نیاز انرژی برای رشد و توسعه پایدار جوامع بشری از طریق منابع انرژی نو و تجدیدپذیر به‌عنوان راه‌حلی مطمئن و سازگار با ملاحظات زیست‌محیطی مدنظر بسیاری از دولت‌ها، کارشناسان و دانشمندان در سراسر جهان مطرح شده است. نیروگاه‌های خورشیدی سازگاری بیشتری با محیط‌زیست دارند. تأسیس و بهره‌برداری از نیروگاه‌های خورشیدی در آینده، زمینه‌های گسترده‌ای را برای کمک به خودکفایی و کاهش وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد. در این پژوهش، به بررسی و ارزیابی نوع طراحی نیروگاه خورشیدی برای مجموعه آموزشی دانشگاه آزاد فسا پرداخته شده است.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش میزان بهره‌وری نیروگاه خورشیدی در منطقه فارس، شهرستان فسا، مورد بررسی قرارگرفته است. شبیه‌سازی تولید انرژی در نیروگاه فتوولتائیک متصل به شبکه به میزان 2554/2 مگاوات ساعت نامی با کمک نرم‌افزارهای پی‌وی‌سیست و رت‌اسکرین مورد بررسی قرار گرفت. میزان کاهش انتشار دی‌اکسید‌کربن و اثر زیست‌محیطی آن مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج و بحث: در نرم‌افزار شبیه‌سازی پی‌وی‌سیست انرژی خروجی نیروگاه، انرژی تزریقی به شبکه 3846914 کیلووات ساعت در سال خواهد بود. در نرم‌افزار شبیه‌سازی رت‌اسکرین انرژی خروجی نیروگاه، انرژی تزریقی به شبکه 3846429 کیلووات ساعت در سال خواهد بود. در بخش زیست‌محیطی شبیه‌سازی نیروگاه فتوولتائیک دانشگاه آزاد فسا در نرم‌افزار رت‌اسکرین، قابل مشاهده است که با استفاده از سیستم پیشنهادی از انتشار 2221/9 تن دی‌اکسید‌کربن در جو جلوگیری خواهد شد، که این کاهش 93 درصدی تاثیر بسزایی در عدم آلایش هوا خواهد داشت.
نتیجه‌گیری: هدف اصلی تحقیق طراحی نيروگاه خورشيدي براي مجموعه آموزشی دانشگاه آزاد فسا برای کاهش اثر گاز دی‌اکسید‌کربن در منطقه بوده که در این راستا نیروگاه خورشیدی با توان نامی 2255 کیلووات برای یک هکتار زمین طراحی شده که نشان‌دهنده عملی‌بودن طرح است که امکان بسط دادن طرح با مساحت بیشتر نیز با توجه به شرایط طراحی وجود دارد. هدف فرعی این تحقیق بررسی ضریب عملکرد، راندمان مفيد، بازده آرایه‌ها، چيدمان بهينه و زاویه مناسب پنل‌ها در شبیه‌سازی بوده است. در طراحی ما به ضریب نسبت عملکرد 68 درصد برای کل نیروگاه دست پیدا کردیم که ضریب خوب و قابل‌قبولی است، با بهینه بودن زوایای پنل، چیدمان پنل‌ها و بازده خوب هر آرایه امکان‌پذیر شده است. در راستای ارتقای دقت در انتخاب محل مناسب برای احداث نیروگاه‌های خورشیدی فتوولتائیک، استفاده از متدهای بهینه‌سازی و تحلیل سیستماتیک موردنیاز است. توجه به چندجانبگی معیارهای انتخابی و تأثیرات آن‌ها بر گزینه‌های پیشرو می‌تواند به افزایش کارایی نیروگاه‌ها در مقیاس‌های گوناگون کمک نماید. همچنین، اجرای مدل‌های پیش‌بینی پیچیده‌ای که بتواند متغیرهای بیشتری از جمله تغییرات اقلیمی، توسعه شهری و روندهای اقتصادی را در بر بگیرد، می‌تواند در شناسایی صحیح‌ترین مکان برای سرمایه‌گذاری‌های آینده مؤثر واقع شود.
1. A. M. Mitrašinović and M. Radosavljević, “Photovoltaic Materials and Their Path toward Cleaner Energy,” Global Challenges, vol. 7, no. 2, Feb. 2023, doi: 10.1002/gch2.202200146.
2. A. Tayar, M. Rizvan, H. Hashemi Dezaki, "Evaluation of suitable locations for the construction of large-scale solar power plants using geographic information systems (موقعیت جغرافیایی ), analysis hierarchy process (AHP) and تاپسیس (case study: Karbala Province, Iraq)" Energy Engineering and Management Quarterly, vol. undefined, no. undefined, 2018, [Online]. Available: https://civilica.com/doc/1556134 [In Persian].
3. F. Ren, M. Zhang, and D. Sutanto, “A Multi-Agent Solution to Distribution System Management by Considering Distributed Generators,” IEEE Transمتناوبtions on Power Systems, vol. 28, no. 2, pp. 1442–1451, May 2013, doi: 10.1109/TPWRS.2012.2223490.
4. J. A. Carrión, A. Espín Estrella, F. Aznar Dols, and A. R. Ridao, “The electricity production capمتناوبity of photovoltaic power plants and the selection of solar energy sites in Andalusia (Spain),” Renew Energy, vol. 33, no. 4, pp. 545–552, Apr. 2008, doi: 10.1016/j.renene.2007.05.041.
5. J. L. Blatti et al., “Systems Thinking in Science Education and Outreمتناوبh toward a Sustainable Future,” J Chem Educ, vol. 96, no. 12, pp. 2852–2862, Dec. 2019, doi: 10.1021/ متناوبs.jchemed.9b00318.
6. J. R. Janke, “Multicriteria موقعیت جغرافیایی modeling of wind and solar farms in Colorado,” Renew Energy, vol. 35, no. 10, pp. 2228–2234, Oct. 2010, doi: 10.1016/j.renene.2010.03.014.
7. M. Arghavan, M. Motevasel, S. Tashakor, “Simultaneous location and design of solar and wind power plants in Fars province in order to reduce greenhouse gases,” Journal of New Researches in Environmental Engineering, Volume 1, Issue 1, Spring 2023, Pages 41-54, doi: 14020805783422.
8. M. Chankseliani and T. McCowan, “Higher education and the Sustainable Development Goals,” High Educ (Dordr), vol. 81, no. 1, pp. 1–8, Jan. 2021, doi: 10.1007/s10734-020-00652-w.
9. M. Koengkan, J. A. Fuinhas, and N. Silva, “Exploring the capمتناوبity of renewable energy consumption to reduce outdoor air pollution death rate in Latin America and the Caribbean region,” Environmental Science and Pollution Research, vol. 28, no. 2, pp. 1656–1674, Jan. 2021, doi: 10.1007/s11356-020-10503-x.
10. N. Kannan and D. Vakeesan, “Solar energy for future world: - A review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 62, pp. 1092–1105, Sep. 2016, doi: 10.1016/j.rser.2016.05.022.
11. N. Y. Aydin, E. Kentel, and H. Sebnem Duzgun, “موقعیت جغرافیایی -based site selection methodology for hybrid renewable energy systems: A case study from western Turkey,” Energy Convers Manag, vol. 70, pp. 90–106, Jun. 2013, doi: 10.1016/j.enconman.2013.02.004.
12. R. Fمتناوبhrizal, M. Shepero, M. Åberg, and J. Munkhammar, “Optimal ماشینهای برقی با سلول خورشیدی sizing at solar powered workplمتناوبe charging stations with smart charging schemes considering self-consumption and self-sufficiency balance,” Appl Energy, vol. 307, p. 118139, Feb. 2022, doi: 10.1016/j.apenergy.2021.118139.
13. R. Jing, Y. He, J. He, Y. Liu, and S. Yang, “Global sensitivity based prioritizing the parametric uncertainties in economic analysis when co-locating photovoltaic with agriculture and aquمتناوبulture in China,” Renew Energy, vol. 194, pp. 1048–1059, Jul. 2022, doi: 10.1016/j.renene.2022.05.163.
14. R. Naveenkumar et al., “Review on phase change materials for solar energy storage applications,” Environmental Science and Pollution Research, vol. 29, no. 7, pp. 9491–9532, Feb. 2022, doi: 10.1007/s11356-021-17152-8.
15. R. Sedaghati, “Multiobjective operation of the distribution network including wind turbines, taking into متناوبcount the minimization of environmental pollution in the network,” Journal of New Researches in Environmental Engineering Volume 1, Issue 3, Autumn 2023, Pages 28-40, ISSN (Online): 2981-0930, doi: 14020805783422.
16. S. Haviv et al., “Luminescent Solar Power—PV/Thermal Hybrid Electricity Generation for Cost-Effective Dispatchable Solar Energy,” متناوبS Appl Mater Interfمتناوبes, vol. 12, no. 32, pp. 36040–36045, Aug. 2020, doi: 10.1021/متناوبsami.0c08185.
17. X. Yu, W. Li, A. Maleki, M. A. Rosen, A. Komeili Birjandi, and L. Tang, “Selection of optimal location and design of a stand-alone photovoltaic scheme using a modified hybrid methodology,” Sustainable Energy Technologies and Assessments, vol. 45, p. 101071, Jun. 2021, doi: 10.1016/ j.seta.2021.101071.
18. Y. B. Hassan, M. Orabi, and M. A. Gaafar, “Real-time mode of operation data analysis to catch the thread-tip denotes the failure cause of the grid-tie PV central inverter,” Sci Rep, vol. 13, no. 1, p. 14821, Sep. 2023, doi: 10.1038/s41598-023-41520-8.
19. Y. Charabi and A. Gastli, “PV site suitability analysis using موقعیت جغرافیایی -based spatial fuzzy multi-criteria evaluation,” Renew Energy, vol. 36, no. 9, pp. 2554–2561, Sep. 2011, doi: 10.1016/j.renene.2010.10.037.
20. M. Ghorban Nejad and A. Fallah Murad, "Investigation of wind-solar hybrid power plant and case study of hybridization of 100 MW Manjil wind power plant," Future Research and Policy Studies Quarterly, vol. undefined, no. undefined, 2017, [Online]. Available: https://civilica.com/doc/1502542 [In Persian].
21. J. Hickel, “The contradiction of the sustainable development goals: Growth versus ecology on a finite planet,” Sustainable Development, vol. 27, no. 5, pp. 873–884, Sep. 2019, doi: 10.1002 / sd. 2019.
22. U. K. Pata, “Renewable and non-renewable energy consumption, economic complexity, CO2 emissions, and ecological footprint in the USA: testing the EKC hypothesis with a structural break,” Environmental Science and Pollution Research, vol. 28, no. 1, pp. 846–861, Jan. 2021, doi: 10.1007/s11356-020-10446-3.
